DE3710603C2 - Insbesondere zum Verbinden elektrischer Leiter bestimmte Vorrichtung - Google Patents
Insbesondere zum Verbinden elektrischer Leiter bestimmte VorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine weitere Ausbildung der
Vorrichtung nach dem Hauptpatent
36 36 072, betreffend eine Vorrichtung zum
Verbinden von Drähten, Strängen, Folienstreifen od. dgl. aus
Metallen und Kunststoffen, insbesondere von elektrischen
Leitern wie Litzen, mittels Ultraschall, umfassend ein Ge
häuse, eine Ultraschallschwingungen erzeugende, am Gehäuse
festliegend angeordnete Sonotrode, einen zweiteiligen Amboß
mit insgesamt drei Arbeitsflächen und einen in seinen Quer
schnittsabmessungen auf unterschiedliche Querschnitte der zu
verbindenden Gegenstände einstellbaren, durch die Sonotrode
und die Arbeitsflächen des Ambosses begrenzten Verdichtungs
raum, dessen Stirnseiten zum Durchführen der zu verbindenden
Gegenstände permanent geöffnet sind, wobei die beiden Amboß
teile in zwei unterschiedlichen Richtungen bewegbar zuein
ander und zur Sonotrode am Gehäuse gelagert sind und zu
diesem Zweck mit am Gehäuse befestigten Pneumatikzylinder-
und -kolbenanordnungen in Antriebsverbindung stehen, wobei
die Pneumatikzylinder- und -kolbenanordnungen nebeneinander
liegend und achsparallel zueinander sowie zur Mittelachse
der Sonotrode im Gehäuse angeordnet sind und an Übertragungs
elemente kraftschlüssig angreifen, welche ihre geradlinige
Arbeitsbewegung rechtwinklig zu den Amboßteilen umlenken.
Eine derartige Vorrichtung ist durch offenkundige Vorbenutzung
bekannt geworden (Ultraschallschweißvorrichtung "Minic I"
der Firma Schunk Ultraschalltechnik GmbH, D-6301 Wettenberg).
Diese bekannte Vorrichtung ist jedoch nicht zur Führung und
Steuerung als Handgerät ausgebildet.
Eine mittels zweier daran gegenüberliegend angebrachter Handgriffe
beidhändig zu bedienende Ultraschallschweißvorrichtung,
die aber nicht entsprechend der eingangs angegebenen Gattung
ausgebildet ist, ist bekannt (US 36 02 421). Hierbei wird aber
nur die Ultraschallenergie über einen mit einem Auslöserschalter
vorgesehenen Handgriff gesteuert, während die Amboßbewegung
über anderweitige Betätigungsmittel gesteuert wird, zum Beispiel
über einen Fußschalter.
Eine bekannte Vorrichtung zum Ultraschallschweißen von Bogenmaterial
(EP 00 32 703 A1), die aber ebenfalls nicht der eingangs
angegebenen Gattung entspricht, kann auch als kompakte
tragbare Vorrichtung mit einem daran angebrachten Handgriff mit
Auslöser für die Ultraschallenergie ausgebildet sein. Die tragbare
Vorrichtung ist jedoch nicht zu einer stationär angeordneten
Vorrichtung umrüstbar.
Gemäß einer weiteren offenkundigen vorbenutzten Vorrichtung
(Ultraschallschweißvorrichtung "LIZ-20" der Firma Schunk Ultraschalltechnik
GmbH, D-6301 Wettenberg), die wiederum der eingangs
angegebenen Gattung nicht entspricht, ist es bekannt, ein
Steuergehäuse an einen eine Schweißzange aufnehmenden Grundkörper
unter Verbindung der an beiden Teilen vorhandenen Pneumatikanschlüsse
lösbar anzuflanschen. Diese bekannte Vorrichtung
ist aber nur für stationäre Verwendung vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung
über die Verwendbarkeit
als Handgerät hinaus
für eine noch weitergehende
Einsetzbarkeit auszubilden, insbesondere auch für solche
Einsatzsituationen, die es beispielsweise wegen der Vielzahl
der zu verbindenden Einzellitzen wünschenswert erscheinen
lassen, die zu verbindenden Litzen mit beiden Händen in den
Verdichtungsraum einzulegen.
Die gestellte Aufgabe wird ausgehend von der eingangs ange
gebenen Vorrichtung dadurch gelöst, daß
am Gehäuse pistolengriffartig eine Handhabe befestigt
ist, die mit einem den Druckluftantrieb der Amboßteile und
die Ultraschalleinwirkung steuernden Abzug versehen ist, und daß
die Handhabe lösbar
am Gehäuse befestigt und gegen ein Kupplungselement aus
wechselbar ist, welches auf einen zur stationären Befesti
gung vorgesehenen Sockel aufsteck- und davon abnehmbar ist.
Die Vorrichtung zeichnet sich insbe
sondere durch kleine Abmessungen, eine schlanke Bauform,
leichte Handhabbarkeit und Einsatzfähigkeit auch an schwer
zugänglichen Schweißorten aus.
Der Sockel, der beispielsweise auf einem Arbeitstisch be
festigt werden kann, gestattet die Verwendung der Vorrichtung
als Tischgerät, wenn anstelle der pistolenartigen Handhabe
das Kupplungselement an der Vorrichtung befestigt ist. In
diesem Falle ist die Vorrichtung nicht mehr von Hand zu
führen, so daß die Bedienungsperson beide Hände frei hat, um
den Verdichtungsraum zu beschicken.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung so ausgebildet, daß die im
Gehäuse vorhandenen Druckluftkanäle an damit fluchtende
Druckluftkanäle im Kupplungselement abgedichtet anschließbar
sind, daß der elektrische Anschluß der mit der Sonotrode
verbundenen Bauteile über ein zum Kupplungselement geführtes
Verbindungskabel erfolgt, welches an im Kupplungselement
vorgesehene elektrische Leiter anschließt, daß die Druckluft
kanäle und die elektrischen Leiter aus einer freien Fläche
des Kupplungselements als Steckerelemente herausgeführt sind,
daß entsprechende Buchsenelemente in einer Fläche des Sockels
angeordnet sind, die mit aus dem Sockel herausgeführten
Druckluftleitungen bzw. elektrischen Leitungen verbunden
sind, und daß am Sockel eine elektrische Anschlußbuchse zum
Anschluß des Verbindungskabels eines den Druckluftantrieb
der Amboßteile und die Ultraschalleinwirkung steuernden Fuß
schalters angebracht ist.
Diese bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ermög
licht vorteilhaft, daß mehrere Sockel für räumlich getrennte
Schweißpositionen an einem Arbeitsplatz vorgesehen sein
können, wobei alle Sockel zentral an eine Druckluftquelle
und einen Generator für die Ultraschallenergie angeschlossen
sind. Die Vorrichtung kann wahlweise dann auf die an ver
schiedenen Stellen befindlichen Sockel je nach Arbeits
erfordernis aufgesteckt oder davon entfernt werden. Außerdem
bietet diese Ausgestaltung die Möglichkeit, das eigentliche
Ultraschallschweißgerät im Bedarfsfalle schnell austauschen
zu können, beispielsweise wenn ein bestimmter Sockel ein
Schweißgerät mit unterschiedlich eingestellten oder unter
schiedlich ausgebildeten Schweißwerkzeugen aufnehmen soll.
In diesem Fall ist eine Umrüstung der eigentlichen Ultra
schallschweißvorrichtung entbehrlich, weil die Schweißvor
richtung ohne Zeitaufwand gegen eine andere Schweißvorrich
tung ausgetauscht werden kann, die den jeweiligen Erforder
nissen entsprechend ausgerüstet ist.
Zweckmäßig ist die Anordnung so getroffen, daß das Kupplungs
element und der Sockel beim Aufstecken lösbar miteinander
verrastet sind. Dadurch wird eine unbeabsichtigte Lösung
der Vorrichtung mit dem daran befestigten Kupplungselement
von dem Sockel vermieden.
Eine vorteilhafte Möglichkeit für eine lösbare Verrastung
wird dann erzielt, wenn die Steckerelemente und Buchsen
elemente für die Druckluftanschlüsse als an sich bekannte
selbstverriegelnde und selbstabdichtende Kupplungen ausge
bildet sind, deren Entriegelungselemente mit außen am Sockel
angebrachten Entriegelungsschiebern kraftschlüssig verbunden
sind.
Zweckmäßig ist am Kupplungselement mindestens ein Masse
stecker vorgesehen, der einer entsprechenden Massebuchse im
Sockel zugeordnet ist. Diese Maßnahme dient der elektrischen
Sicherheit der Vorrichtung.
Um eine beschädigungsfreie Einführung der Steckerelemente
in die Buchsenelemente zu ermöglichen, ist es von Vorteil,
wenn am Kupplungselement mehrere Zentrierstifte befestigt
sind, die beim Aufstecken auf den Sockel in entsprechende
Zentrierbuchsen des Sockels eingreifen.
Die Erfindung ermöglicht unter Verwendung derselben
Grundvorrichtung die Ausgestaltung dieser Vorrichtung ent
weder als Handschweißpistole oder als Tischgerät. Dement
sprechend sind bei Verwendung der Vorrichtung als Tischgerät
alle Steuerfunktionen für die Schweißvorrichtung durch einen
Fußschalter zu besorgen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand
der ein Ausführungsbeispiel zum Teil in schematischer Dar
stellung wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert. Darin
zeigt:
Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Seiten
ansicht der Vorrichtung mit daran lösbar
angebrachter pistolengriffartiger Hand
habe,
Fig. 2 die Seitenansicht der Vorrichtung mit
daran befestigtem Kupplungselement,
aufgesteckt auf einen Sockel,
Fig. 3 die Draufsicht auf die in Fig. 2 gezeigte
Anordnung,
Fig. 4 die Vorderansicht der Anordnung gemäß
der Fig. 2 und 3 und
Fig. 5 die teilweise aufgebrochene Seiten
ansicht der Anordnung gemäß Fig. 2.
Die in den Zeichnungen dargestellte Schweißvorrichtung
besteht im
wesentlichen aus einem aus einem Gehäuseblock 2 und einem
Gehäusekopf 3 zusammengesetzten Gehäuse 1, einem vom Gehäuse
kopf 3 mit Hilfe einer auf und ab verschiebbaren Stange 15
vertikal verschiebbar gelagerten Amboßteil 6′, einem Amboß
teil 7′, das an einem durch einen Lagerzapfen 29 schwenkbar
am Gehäusekopf 3 gelagerten Schwenkteil 25 befestigt ist,
einer Sonotrode 10′, die zusammen mit einem Booster 44 und
einem Konverter 45 zu einer am Gehäuseblock 2 befestigten
Baueinheit 11 zusammengefaßt ist, einer die Baueinheit 11
umschließenden Hülse 46, die am rückwärtigen Ende durch einen
Deckel 47 verschlossen ist, Zuführungselementen 48 am Deckel
47 für den elektrischen Anschluß des Konverters 45, einem
geradlinig verschiebbar im Gehäuse 1 gelagerten und von einer
(nicht dargestellten) Pneumatikzylinder- und -kolbenanordnung
angetriebenen Übertragungselement 17′ für den Antrieb der
Stange 15 in beiden Vertikalrichtungen und einem Übertragungs
element 39 für den Schwenkantrieb des Schwenkteils 25. Die
Amboßteile 6′ und 7′ begrenzen zusammen mit der Sonotrode 10′
einen Verdichtungsraum 42′.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, kann mit der bis hierher be
schriebenen Vorrichtung eine pistolengriffartige Handhabe 5
durch mit dem Gehäuseblock 2 eingreifende Schrauben 94, 95
und 96 verbunden sein. Die Pistolengrifform der Handhabe 5
wird durch einen entsprechend geformten Rahmen 66 gebildet,
der einen Hohlraum 67 umschließt, in welchem ein Betätigungs
schieber 86 gelagert und ein dadurch betätigter Mikroschalter
89 untergebracht ist. Der Mikroschalter 89 liefert den
elektrischen Impuls zur Steuerung der für die beiden Amboß
bewegungen vorgesehenen Pneumatikventile, die sich außerhalb
der Vorrichtung befinden. Im Gehäuse 1 angeordnete Druckluft
kanäle, von denen aus den Fig. 1 bis 5 nur der vorn liegende
Druckluftkanal 97 ersichtlich ist, stellen die Verbindung
zu den im Gehäuse angeordneten und nicht gezeigten beiden
Pneumatikzylinder- und -kolbenanordnungen her. Diese Druck
luftkanäle sind fluchtend und abgedichtet angeschlossen an
entsprechende Druckluftkanäle in der Handhabe 5, von denen
wiederum nur der vorn liegende Druckluftkanal 98 aus Fig. 1
ersichtlich ist. An die beiden Druckluftkanäle in der Hand
habe 5 ist jeweils eine Druckluftleitung abnehmbar ange
schlossen, von der aus Fig. 1 ebenfalls
nur die vorn liegende
Druckluftleitung 99 ersichtlich ist.
Wie aus den Fig. 2 bis 5, insbesondere aber aus Fig. 5 her
vorgeht, ist dort anstelle der pistolengriffartigen Hand
habe 5 ein plattenförmiges Kupplungselement 100 mit Hilfe
der Schrauben 94 bis 96 am Gehäuse 1 der Vorrichtung be
festigt. Wie die Zeichnungen erkennen lassen, ist das
Kupplungselement 100 in seinen Außenabmessungen so an die
Vorrichtung angepaßt, daß es allseits bündig damit liegt
und nicht übersteht. Im Kupplungselement 100 befinden sich
ebenfalls mit den Druckluftkanälen 97 im Gehäuse 1 fluchtend
angeordnete und gegenüber dem Gehäuse abgedichtete Druck
luftkanäle, von denen wiederum nur der vorn liegende 98′
aus Fig. 5 hervorgeht. Die Druckluftkanäle 98′ münden jeweils
in einer senkrechten Querbohrung 101, in welche das Stecker
element 102 einer in Fig. 5 teilweise im Schnitt und teil
weise in Ansicht dargestellten selbstverriegelnden und
selbstabdichtenden Pneumatikkupplung 103 eingeschraubt ist.
Das Steckerelement 102 steht aus einer unteren freien
Fläche 104 des Kupplungselements 100 hervor. Die Pneumatik
kupplungen 103 sind in einem Hohlraum 105 innerhalb eines
mit dem Kupplungselement 100 auf noch näher zu beschreibende
Weise verbundenen Sockels 106 untergebracht. Zu diesem Zweck
sind die den Steckerelementen 102 komplementären Buchsen
elemente 107 in Querbohrungen 108 im Sockel 106 einge
schraubt. Aus Fig. 5 ist nur jeweils die vorn liegende An
ordnung ersichtlich, d. h. eine Pneumatikkupplung 103 mit
ihren Elementen 102 und 107 und eine der Querbohrungen 108.
Mit jeder Querbohrung 108 steht ein in Längsrichtung durch
den Sockel 106 geführter Druckluftkanal 109 in Verbindung.
An die Druckluftkanäle 109 ist jeweils über ein lösbares
Verbindungsstück 110 eine Druckluftleitung 111 angeschlossen.
Der Hohlraum 105 wird durch beiderseits des Sockels 106 an
gebrachte Entriegelungsschieber 112 abgedeckt, die jeweils
mit dem hülsenförmigen Entriegelungselement 113 des benach
barten Buchsenelements 107 kraftschlüssig verbunden sind.
Die Pneumatikkupplungen 103 sind in ihrer Bauweise an sich
bekannt, so daß eine nähere Erläuterung ihres konstruktiven
Aufbaus und des dabei realisierten Verriegelungs- und Ab
dichtungsprinzips an dieser Stelle entbehrlich ist.
Die elektrische Verbindung des Konverters 45 mit im
Kupplungselement 100 isoliert vorgesehenen elektrischen
Leitern erfolgt durch ein Verbindungskabel 114, das einer
seits an die Zuführungselemente 48 und andererseits an das
Kupplungselement 100 angeschlossen ist. Dabei ist das Ver
bindungskabel 114 an einem oder beiden Enden steckbar mit
dem Deckel 47 und dem Kupplungselement 100 verbunden.
Die im Kupplungselement 100 vorgesehenen elektrischen Leiter
sind über Steckerelemente aus der unteren Fläche 104 heraus
geführt. Das Steckerelement 115 dient der Verbindung der
Baueinheit 11 mit dem Generator für die Hochfrequenz
erzeugung. Zu diesem Zweck ist in einem weiteren Hohlraum
116 des Sockels 106, der nach oben durch eine mit Öffnungen
für den Durchtritt der Steckerelemente versehene Platte 117
abgeschlossen ist, ein komplementäres Buchsenelement 118 be
festigt, an welches eine elektrische Leitung 119 angeschlossen
ist, die mit dem aus dem Sockel 106 nach außen geführten
allgemein mit der Bezugszahl 120 bezeichneten elektrischen
Anschluß in Verbindung steht. Das Steckerelement 115 und
das Buchsenelement 118 sind in Fig. 5 teilweise im Schnitt
und teilweise in Ansicht dargestellt. Im gezeichneten Bei
spiel steht aus der unteren Fläche 104 des Kupplungselements
100 noch ein Massestecker 121 heraus, der in eine komplemen
täre ebenfalls im Hohlraum 116 befestigte Massebuchse 122
eingreift. Die Massebuchse 122 ist mit einem Masseleiter 123
verbunden, der ebenfalls aus dem Sockel 106 über den elektri
schen Anschluß 120 herausgeführt ist.
Um ein beschädigungsfreies Einstecken der Steckerelemente
102, 115 und 121 in die zugeordneten Buchsenelemente 107,
118 und 122 zu gewährleisten, sind am Kupplungselement 100
ebenfalls aus der unteren Fläche 104 vorstehend mehrere
Zentrierstifte 124 befestigt, die in entsprechende Zentrier
bohrungen 125 im Sockel 106 eingreifen. In Fig. 5 ist ledig
lich ein Zentrierstift 124 und eine Zentrierbohrung 125
dargestellt.
Am Sockel 106 befindet sich weiterhin eine elektrische An
schlußbuchse 126 zum Anschluß eines Fußschalters 127 über
ein Verbindungskabel 128. Fußschalter und Verbindungskabel
sind in Fig. 5 in strichpunktierten Linien dargestellt. Der
Fußschalter steuert den Druckluftantrieb der Amboßteile 6′
und 7′ und aktiviert auch die Ultraschalleinwirkung auf die
zu verschweißenden im Verdichtungsraum 42′ befindlichen
Litzen. Die hierfür erforderlichen elektrischen Verbindungen
sind von der Anschlußbuchse 126 durch den Sockel 106 hin
durch über den elektrischen Anschluß 120 aus dem Sockel
herausgeführt. Mit dem Fußschalter 127 wird die Schweiß
vorrichtung wie folgt gesteuert. Nach dem Einlegen der
Litzen in den Verdichtungsraum 42′ bewegt sich zunächst das
Amboßteil 7′ bis zur Anlage an das Amboßteil 6′. Der somit
allseits geschlossene Verdichtungsraum 42′ wird nun durch
das abwärtsfahrende Amboßteil 6′ unter Verdichtung der ein
gelegten Litzen verkleinert. Nach dem Aktivieren des Ultra
schalls werden die Litzen verschweißt, wobei sich das Amboß
teil 6′ bis zur vollständigen Verdichtung der Litzen weiter
nach unten bewegt. Nach Beendigung des Schweißvorgangs be
wegen sich die Amboßteile 6′ und 7′ automatisch in ihre
jeweilige Ausgangsstellung zurück, wodurch die Vorrichtung
für den nächsten Arbeitszyklus bereitsteht.
In der unteren Fläche 129 des Sockels 106 befinden sich
mehrere Gewindebohrungen 130, von denen aus Fig. 5 nur eine
ersichtlich ist, zur stationären Befestigung des Sockels
auf einem Tisch od. dgl.
Claims (6)
1. Vorrichtung zum Verbinden von Drähten, Strängen,
Folienstreifen od. dgl. aus Metallen und Kunststoffen, ins
besondere von elektrischen Leitern wie Litzen, mittels
Ultraschall, umfassend ein Gehäuse, eine Ultraschall
schwingungen erzeugende, am Gehäuse festliegend angeordnete
Sonotrode, einen zweiteiligen Amboß mit insgesamt drei
Arbeitsflächen und einen in seinen Querschnittsabmessungen
auf unterschiedliche Querschnitte der zu verbindenden
Gegenstände einstellbaren, durch die Sonotrode und die
Arbeitsflächen des Ambosses begrenzten Verdichtungs
raum, dessen Stirnseiten zum Durchführen der zu verbindenden
Gegenstände permanent geöffnet sind, wobei die beiden Amboß
teile in zwei unterschiedlichen Richtungen bewegbar zuein
ander und zur Sonotrode am Gehäuse gelagert sind und zu
diesem Zweck mit am Gehäuse befestigten Pneumatikzylinder-
und -kolbenanordnungen in Antriebsverbindung stehen, wobei
die Pneumatikzylinder- und -kolbenanordnungen nebeneinander
liegend und achsparallel zueinander sowie zur Mittelachse
der Sonotrode im Gehäuse angeordnet sind und an Übertragungs
elemente kraftschlüssig angreifen, welche ihre geradlinige
Arbeitsbewegung rechtwinklig zu den Amboßteilen umlenken,
dadurch gekennzeichnet, daß
am Gehäuse pistolengriffartig eine Handhabe befestigt
ist, die mit einem den Druckluftantrieb der Amboßteile und
die Ultraschalleinwirkung steuernden Abzug versehen ist,
und daß die Handhabe (5) lösbar am
Gehäuse (1) befestigt und gegen ein Kupplungselement
(100) auswechselbar
ist, welches auf einen zur stationären Befestigung vorge
sehenen Sockel (106) aufsteck- und davon abnehmbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die im Gehäuse (1) vorhandenen Druckluftkanäle (97) an
damit fluchtende Druckluftkanäle (98′) im Kupplungselement
(100) abgedichtet anschließbar sind, daß der elektrische
Anschluß der mit der Sonotrode (10′) verbundenen Bauteile
über ein zum Kupplungselement (100) geführtes Verbindungs
kabel (114) erfolgt, welches an im Kupplungselement vorge
sehene elektrische Leiter anschließt, daß die Druckluft
kanäle (98′) und die elektrischen Leiter aus einer freien
Fläche (104) des Kupplungselements (100) als Steckerelemente
(102, 115, 121) herausgeführt sind, daß entsprechende
Buchsenelemente (107, 118, 122) in einer Fläche des Sockels
(106) angeordnet sind, die mit aus dem Sockel herausgeführ
ten Druckluftleitungen (111) bzw. elektrischen Leitungen
(119, 123) verbunden sind, und daß am Sockel (106) eine
elektrische Anschlußbuchse (126) zum Anschluß des Verbindungs
kabels (128) eines den Druckluftantrieb der Amboßteile (6′,
7′) und die Ultraschalleinwirkung steuernden Fußschalters
(127) angebracht ist.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Kupplungselement (100) und der Sockel
(106) beim Aufstecken lösbar miteinander verrastet sind.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steckerelemente (102) und Buchsen
elemente (107) für die Druckluftanschlüsse als an sich be
kannte selbstverriegelnde und selbstabdichtende Kupplungen
(103) ausgebildet sind, deren Entriegelungselement (113) mit
außen am Sockel (106) angebrachten Entriegelungsschiebern
(112) kraftschlüssig verbunden sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß am Kupplungselement (100) mindestens ein Massestecker
(121) vorgesehen ist, dem eine entsprechende Massebuchse
(122) im Sockel (106) zugeordnet ist.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß am Kupplungselement (100) mehrere
Zentrierstifte (124) befestigt sind, die beim Aufstecken
auf den Sockel (106) in entsprechende Zentrierbohrungen
(125) des Sockels eingreifen.
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